JP2015060692A - Fuel cell stack - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To simplify handling of components and improve the assembly workability.SOLUTION: In a fuel cell stack 10, multiple power generation cells 12 are laminated. Resin fastening parts 60a to 60c are provided at a first metal separator 22 to a third metal separator 28 which form the power generation cell 12. A connection pin part 62, a second hole part 66a and a third hole part 66b, in which a rebuilt pin 70 is selectively disposed, and a fourth hole part 68 serving as an end part assembly hole part are formed in the resin fastening part 60a. The second hole part 66a, the third hole part 66b, and the fourth hole part 68 are formed in the resin fastening parts 60b, 60c in addition to a first hole part 64 into which the connection pin part 62 is inserted.

Description

本発明は、電解質の両側に電極が配設される電解質・電極構造体とセパレータとを有する発電セルを備え、複数の前記発電セルが積層される積層体の積層方向両側には、ターミナルプレート、絶縁部材及びエンドプレートが外方に向かって配設される燃料電池スタックに関する。   The present invention includes a power generation cell having an electrolyte / electrode structure in which electrodes are arranged on both sides of an electrolyte and a separator, and a terminal plate on both sides in a stacking direction of the stacked body in which a plurality of the power generation cells are stacked. The present invention relates to a fuel cell stack in which an insulating member and an end plate are disposed outward.

例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる固体高分子電解質膜を採用している。この燃料電池は、固体高分子電解質膜の両側に、それぞれ電極触媒(電極触媒層)及び多孔質カーボン(ガス拡散層)を有するアノード電極とカソード電極とを配設した電解質膜・電極構造体(MEA)を備えている。電解質膜・電極構造体は、セパレータ(バイポーラ板)によって挟持されることにより、発電セルを構成している。   For example, a solid polymer fuel cell employs a solid polymer electrolyte membrane made of a polymer ion exchange membrane. This fuel cell comprises an electrolyte membrane / electrode structure in which an anode electrode and a cathode electrode each having an electrode catalyst (electrode catalyst layer) and porous carbon (gas diffusion layer) are disposed on both sides of a solid polymer electrolyte membrane ( MEA). The electrolyte membrane / electrode structure constitutes a power generation cell by being sandwiched between separators (bipolar plates).

通常、発電セルを所定の数だけ積層した積層体を備えるとともに、前記積層体の積層方向両側には、ターミナルプレート、絶縁プレート及びエンドプレートが外方に向かって配設され、燃料電池スタックを構成している。この燃料電池スタックは、例えば、燃料電池電気自動車に搭載される車載用燃料電池スタックとして使用されている。   In general, a fuel cell stack is configured by including a stack in which a predetermined number of power generation cells are stacked, and terminal plates, insulating plates, and end plates are disposed outward on both sides of the stack in the stacking direction. doing. This fuel cell stack is used as, for example, an in-vehicle fuel cell stack mounted on a fuel cell electric vehicle.

上記のように、複数個の発電セルを積層する際、前記発電セルを容易且つ迅速に組み立てるとともに、前記発電セルの分解及び組み立て作業を効率的に行うことが望まれている。このため、例えば、特許文献1に開示されている燃料電池が知られている。   As described above, when stacking a plurality of power generation cells, it is desired to assemble the power generation cells easily and quickly and to efficiently disassemble and assemble the power generation cells. For this reason, for example, a fuel cell disclosed in Patent Document 1 is known.

この燃料電池では、燃料電池を構成するセパレータ間が、第1樹脂製連結体により締結されている。従って、簡単な作業で、前記燃料電池の組み立てを効率的に行うことができる。さらに、組み立て後の燃料電池を分解する際には、第1樹脂製連結体が除去される一方、第2樹脂製連結体が、第1の締結部又は第2の締結部のいずれかに配置されている。これにより、燃料電池の再組み立てが容易且つ迅速に行われる、としている。   In this fuel cell, the separators constituting the fuel cell are fastened by a first resin connector. Therefore, the fuel cell can be efficiently assembled by a simple operation. Furthermore, when disassembling the assembled fuel cell, the first resin coupling body is removed, while the second resin coupling body is disposed in either the first fastening portion or the second fastening portion. Has been. As a result, the fuel cell can be easily and quickly reassembled.

特許第5043064号公報Japanese Patent No. 5043064

ところで、燃料電池スタックでは、例えば、積層体の端部とターミナルプレートとの間に、断熱構造として、発電セルと類似に構成されるダミーセル(非発電セル)や断熱部材を介装する技術が採用されている。このため、部品点数が相当に増加して取り扱いが煩雑化するとともに、燃料電池スタックの組み立て作業性が低下するという問題がある。   By the way, in the fuel cell stack, for example, a technique of interposing a dummy cell (non-power generation cell) or a heat insulating member configured similarly to the power generation cell as a heat insulating structure between the end of the laminate and the terminal plate is adopted. Has been. For this reason, there are problems that the number of parts is considerably increased and handling becomes complicated, and the assembly workability of the fuel cell stack is lowered.

本発明は、この種の問題を解決するものであり、部品の取り扱いが簡素化するとともに、組み立て作業性を良好に向上させることが可能な燃料電池スタックを提供することを目的とする。   The present invention solves this type of problem, and an object thereof is to provide a fuel cell stack capable of simplifying the handling of components and improving the assembly workability satisfactorily.

本発明に係る燃料電池スタックは、電解質の両側に電極が配設される電解質・電極構造体を、セパレータ間に挟持する発電セルを備えている。複数の発電セルが積層される積層体の積層方向両側には、ターミナルプレート、絶縁部材及びエンドプレートが外方に向かって配設されている。   The fuel cell stack according to the present invention includes a power generation cell that sandwiches an electrolyte / electrode structure in which electrodes are disposed on both sides of an electrolyte, between separators. A terminal plate, an insulating member, and an end plate are disposed outward on both sides in the stacking direction of the stacked body in which a plurality of power generation cells are stacked.

燃料電池スタックでは、セパレータの外周縁部には、樹脂締結部と樹脂保持部とが構成されている。樹脂締結部は、発電セル内で積層方向に配置された複数のセパレータ間を締結している。樹脂保持部は、少なくとも積層方向一端部に配置される端部発電セルを構成するセパレータを一方の絶縁部材に保持している。   In the fuel cell stack, a resin fastening portion and a resin holding portion are formed on the outer peripheral edge of the separator. The resin fastening portion fastens between a plurality of separators arranged in the stacking direction in the power generation cell. The resin holding part hold | maintains the separator which comprises the edge part electric power generation cell arrange | positioned at least in the lamination direction one end to one insulating member.

樹脂締結部は、発電セルの一方の端部に配置されるセパレータに一体に設けられる樹脂突起部を有している。樹脂締結部は、樹脂突起部が設けられたセパレータ以外の他のセパレータに形成され、該樹脂突起部が一体に挿入される第1組み立て用孔部を有している。樹脂締結部は、さらに全てのセパレータに形成され、樹脂突起部に代えて別部材である樹脂連結部材が選択的に挿入される第2組み立て用孔部及び第3組み立て用孔部を有している。   The resin fastening portion has a resin protrusion provided integrally with a separator disposed at one end of the power generation cell. The resin fastening portion is formed on a separator other than the separator provided with the resin protrusion, and has a first assembly hole into which the resin protrusion is inserted integrally. The resin fastening portion further includes a second assembly hole portion and a third assembly hole portion that are formed in all the separators and into which a resin connecting member that is a separate member is selectively inserted instead of the resin projection portion. Yes.

樹脂保持部は、全てのセパレータに形成され、別部材である端部用樹脂連結部材が絶縁部材から端部発電セルの前記セパレータに一体に挿入される端部組み立て用孔部を有している。   The resin holding portion is formed in all the separators, and has an end assembly hole portion in which an end resin connecting member, which is a separate member, is integrally inserted from the insulating member into the separator of the end power generation cell. .

本発明によれば、樹脂締結部を介して発電セルが一体化されるとともに、前記発電セルの再組み立て作業が迅速に遂行可能になる。しかも、端部発電セルは、樹脂保持部を介して絶縁部材に一体に保持されている。このため、部品の取り扱いが簡素化するとともに、組み立て作業性を良好に向上させることが可能になる。さらに、樹脂保持部は、全てのセパレータに設けられており、セパレータ構造の共通化を図ることができ、コストを良好に抑制することが可能になる。   According to the present invention, the power generation cell is integrated through the resin fastening portion, and the reassembly operation of the power generation cell can be quickly performed. Moreover, the end power generation cell is integrally held by the insulating member via the resin holding portion. For this reason, it becomes possible to simplify the handling of parts and to improve the assembly workability satisfactorily. Furthermore, since the resin holding part is provided in all the separators, the separator structure can be shared, and the cost can be favorably suppressed.

本発明の第1の実施形態に係る燃料電池スタックの一部分解概略斜視図である。1 is a partially exploded schematic perspective view of a fuel cell stack according to a first embodiment of the present invention. 前記燃料電池スタックの、図1中、II−II線断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the fuel cell stack taken along line II-II in FIG. 1. 前記燃料電池スタックを構成する発電セルの分解斜視説明図である。It is a disassembled perspective explanatory drawing of the electric power generation cell which comprises the said fuel cell stack. 前記発電セルを構成する第1金属セパレータの正面説明図である。It is front explanatory drawing of the 1st metal separator which comprises the said electric power generation cell. 前記燃料電池スタックの、図3中、V−V線断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of the fuel cell stack taken along line VV in FIG. 3. 本発明の第2の実施形態に係る燃料電池スタックの一部分解概略斜視図である。FIG. 4 is a partially exploded schematic perspective view of a fuel cell stack according to a second embodiment of the present invention. 前記燃料電池スタックの、図6中、VII−VII線断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of the fuel cell stack taken along line VII-VII in FIG. 6. 前記燃料電池スタックを構成する発電セルの分解斜視説明図である。It is a disassembled perspective explanatory drawing of the electric power generation cell which comprises the said fuel cell stack.

図1に示すように、本発明の第1の実施形態に係る燃料電池スタック10は、複数の発電セル12が水平方向(矢印A方向)に積層された積層体14を備える。   As shown in FIG. 1, the fuel cell stack 10 according to the first embodiment of the present invention includes a stacked body 14 in which a plurality of power generation cells 12 are stacked in the horizontal direction (arrow A direction).

積層体14の積層方向(矢印A方向)一端には、ターミナルプレート16a、絶縁プレート(絶縁部材)18a及びエンドプレート20aが外方に向かって、順次、配設される。積層体14の積層方向他端には、ターミナルプレート16b、絶縁部材18b及びエンドプレート20bが外方に向かって、順次、配設される。積層体14の積層方向両端には、後述する第2金属セパレータ26が配置され、前記第2金属セパレータ26が絶縁部材18a、18bに当接する(図1及び図2参照)。   A terminal plate 16a, an insulating plate (insulating member) 18a, and an end plate 20a are sequentially disposed at one end in the stacking direction (arrow A direction) of the stacked body 14 toward the outside. At the other end in the stacking direction of the stacked body 14, a terminal plate 16b, an insulating member 18b, and an end plate 20b are sequentially disposed outward. Second metal separators 26, which will be described later, are disposed at both ends in the stacking direction of the stacked body 14, and the second metal separators 26 are in contact with the insulating members 18a and 18b (see FIGS. 1 and 2).

燃料電池スタック10は、例えば、長方形に構成されるエンドプレート20a、20bを端板として含む箱状ケーシング(図示せず)により一体的に保持される。なお、燃料電池スタック10は、例えば、矢印A方向に延在する複数のタイロッド(図示せず)により一体的に締め付け保持されてもよい。エンドプレート20aには、燃料ガス、酸化剤ガス及び冷却媒体の供給・排出口が設けられるが、エンドプレート20bに一部の供給・排出口を設けてもよい。   The fuel cell stack 10 is integrally held by, for example, a box-like casing (not shown) including end plates 20a and 20b configured in a rectangular shape as end plates. The fuel cell stack 10 may be integrally clamped and held by a plurality of tie rods (not shown) extending in the direction of arrow A, for example. The end plate 20a is provided with fuel gas, oxidant gas and cooling medium supply / discharge ports, but the end plate 20b may be provided with some supply / discharge ports.

発電セル12は、図3に示すように、第1金属セパレータ22、第1電解質膜・電極構造体(電解質・電極構造体)24a、第2金属セパレータ26、第2電解質膜・電極構造体24b及び第3金属セパレータ28を設ける。第1金属セパレータ22、第2金属セパレータ26及び第3金属セパレータ28は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板等の縦長形状の金属板により構成されるが、カーボンセパレータを用いてもよい。   As shown in FIG. 3, the power generation cell 12 includes a first metal separator 22, a first electrolyte membrane / electrode structure (electrolyte / electrode structure) 24a, a second metal separator 26, and a second electrolyte membrane / electrode structure 24b. And a third metal separator 28 is provided. The first metal separator 22, the second metal separator 26, and the third metal separator 28 are configured by a vertically long metal plate such as a steel plate, a stainless steel plate, an aluminum plate, a plated steel plate, for example, but using a carbon separator. Also good.

図2及び図3に示すように、第1電解質膜・電極構造体24a及び第2電解質膜・電極構造体24bは、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜30を備える。固体高分子電解質膜30は、アノード電極32及びカソード電極34により挟持される。アノード電極32は、カソード電極34よりも小さな平面寸法を有する段差MEAを構成しているが、これとは逆に、前記カソード電極34よりも大きな平面寸法を有することもできる。   As shown in FIGS. 2 and 3, the first electrolyte membrane / electrode structure 24a and the second electrolyte membrane / electrode structure 24b are, for example, solid polymer electrolyte membranes in which a perfluorosulfonic acid thin film is impregnated with water. 30. The solid polymer electrolyte membrane 30 is sandwiched between an anode electrode 32 and a cathode electrode 34. The anode electrode 32 constitutes a step MEA having a smaller planar dimension than the cathode electrode 34, but on the contrary, it can have a larger planar dimension than the cathode electrode 34.

アノード電極32及びカソード電極34は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層(図示せず)と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子を前記ガス拡散層の表面に一様に塗布して形成される電極触媒層(図示せず)とを有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜30の両面に形成される。   The anode electrode 32 and the cathode electrode 34 are obtained by uniformly applying a gas diffusion layer (not shown) made of carbon paper or the like and porous carbon particles carrying a platinum alloy on the surface thereof to the surface of the gas diffusion layer. And an electrode catalyst layer (not shown) to be formed. The electrode catalyst layers are formed on both surfaces of the solid polymer electrolyte membrane 30.

図3に示すように、発電セル12の長辺方向(矢印C方向)の上端縁部には、酸化剤ガス入口連通孔36a及び燃料ガス入口連通孔38aが設けられる。酸化剤ガス入口連通孔36aは、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給する。燃料ガス入口連通孔38aは、燃料ガス、例えば、水素含有ガスを供給する。   As shown in FIG. 3, an oxidant gas inlet communication hole 36a and a fuel gas inlet communication hole 38a are provided at the upper edge of the power generation cell 12 in the long side direction (arrow C direction). The oxidant gas inlet communication hole 36a supplies an oxidant gas, for example, an oxygen-containing gas. The fuel gas inlet communication hole 38a supplies a fuel gas, for example, a hydrogen-containing gas.

発電セル12の長辺方向(矢印C方向)の下端縁部には、燃料ガスを排出する燃料ガス出口連通孔38b及び酸化剤ガスを排出する酸化剤ガス出口連通孔36bが設けられる。発電セル12の短辺方向(矢印B方向)の両端縁部上方には、冷却媒体を供給する一対の冷却媒体入口連通孔40aが設けられる。発電セル12の短辺方向の両端縁部下方には、冷却媒体を排出する一対の冷却媒体出口連通孔40bが設けられる。   A fuel gas outlet communication hole 38b that discharges fuel gas and an oxidant gas outlet communication hole 36b that discharges oxidant gas are provided at the lower edge of the long side direction (arrow C direction) of the power generation cell 12. A pair of cooling medium inlet communication holes 40a for supplying a cooling medium is provided above both edge portions in the short side direction (arrow B direction) of the power generation cell 12. A pair of cooling medium outlet communication holes 40b for discharging the cooling medium are provided below both edge portions in the short side direction of the power generation cell 12.

図3及び図4に示すように、第1金属セパレータ22の第1電解質膜・電極構造体24aに向かう面22aには、燃料ガス入口連通孔38aと燃料ガス出口連通孔38bとを連通する第1燃料ガス流路42が形成される。燃料ガス入口連通孔38aと第1燃料ガス流路42とは、複数の入口連結流路43aを介して連通する一方、燃料ガス出口連通孔38bと前記第1燃料ガス流路42とは、複数の出口連結流路43bを介して連通する。第1金属セパレータ22の面22bには、冷却媒体入口連通孔40aと冷却媒体出口連通孔40bとを連通する冷却媒体流路44の一部が形成される。   As shown in FIGS. 3 and 4, the surface 22a of the first metal separator 22 facing the first electrolyte membrane / electrode structure 24a is connected to the fuel gas inlet communication hole 38a and the fuel gas outlet communication hole 38b. One fuel gas passage 42 is formed. The fuel gas inlet communication hole 38a and the first fuel gas flow path 42 communicate with each other via a plurality of inlet connection flow paths 43a, while the fuel gas outlet communication hole 38b and the first fuel gas flow path 42 have a plurality of numbers. Communicated via the outlet connection flow path 43b. A part of the cooling medium flow path 44 that connects the cooling medium inlet communication hole 40 a and the cooling medium outlet communication hole 40 b is formed on the surface 22 b of the first metal separator 22.

図3に示すように、第2金属セパレータ26の第1電解質膜・電極構造体24aに向かう面26aには、酸化剤ガス入口連通孔36aと酸化剤ガス出口連通孔36bとを連通する第1酸化剤ガス流路46が形成される。   As shown in FIG. 3, the surface 26a of the second metal separator 26 facing the first electrolyte membrane / electrode structure 24a is connected to the oxidant gas inlet communication hole 36a and the oxidant gas outlet communication hole 36b. An oxidant gas flow path 46 is formed.

第2金属セパレータ26の第2電解質膜・電極構造体24bに向かう面26bには、燃料ガス入口連通孔38aと燃料ガス出口連通孔38bとを連通する第2燃料ガス流路48が形成される。燃料ガス入口連通孔38aと第2燃料ガス流路48とは、複数の入口連結流路49aを介して連通する一方、燃料ガス出口連通孔38bと前記第2燃料ガス流路48とは、複数の出口連結流路49bを介して連通する。   A second fuel gas channel 48 that connects the fuel gas inlet communication hole 38a and the fuel gas outlet communication hole 38b is formed on the surface 26b of the second metal separator 26 facing the second electrolyte membrane / electrode structure 24b. . The fuel gas inlet communication hole 38a and the second fuel gas flow path 48 communicate with each other via a plurality of inlet connection flow paths 49a, while the fuel gas outlet communication hole 38b and the second fuel gas flow path 48 include a plurality of Through the outlet connection channel 49b.

第3金属セパレータ28の第2電解質膜・電極構造体24bに向かう面28aには、酸化剤ガス入口連通孔36aと酸化剤ガス出口連通孔36bとを連通する第2酸化剤ガス流路50が形成される。第3金属セパレータ28の面28bには、冷却媒体流路44の一部が形成される。   A second oxidant gas flow path 50 communicating the oxidant gas inlet communication hole 36a and the oxidant gas outlet communication hole 36b is formed on the surface 28a of the third metal separator 28 facing the second electrolyte membrane / electrode structure 24b. It is formed. A part of the cooling medium flow path 44 is formed on the surface 28 b of the third metal separator 28.

第1金属セパレータ22の面22a、22bには、この第1金属セパレータ22の外周端縁部を周回して第1シール部材52が一体成形される。第2金属セパレータ26の面26a、26bには、この第2金属セパレータ26の外周端縁部を周回して第2シール部材54が一体成形される。第3金属セパレータ28の面28a、28には、この第3金属セパレータ28の外周端縁部を周回して第3シール部材56が一体成形される。   A first seal member 52 is integrally formed on the surfaces 22 a and 22 b of the first metal separator 22 around the outer peripheral edge of the first metal separator 22. A second seal member 54 is integrally formed on the surfaces 26 a and 26 b of the second metal separator 26 around the outer peripheral edge of the second metal separator 26. A third seal member 56 is integrally formed on the surfaces 28 a and 28 of the third metal separator 28 around the outer peripheral edge of the third metal separator 28.

第1シール部材52、第2シール部材54及び第3シール部材56には、例えば、EPDM、NBR、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材等の弾性を有するシール部材が用いられる。   Examples of the first seal member 52, the second seal member 54, and the third seal member 56 include EPDM, NBR, fluorine rubber, silicone rubber, fluorosilicone rubber, butyl rubber, natural rubber, styrene rubber, chloroprene, or acrylic rubber. A sealing member having elasticity such as a sealing material, a cushioning material, or a packing material is used.

第1金属セパレータ22、第2金属セパレータ26及び第3金属セパレータ28の外周縁部には、樹脂締結部60a、60b及び60cがそれぞれ一体で複数設けられる。樹脂締結部60a、60b及び60cは、例えば、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、POM(ポリアセタール)、PBT(ポリブチレンテレフタレート)、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、LCP(液晶ポリマー)、ポリイミド又はABS樹脂等で構成される。   A plurality of resin fastening portions 60a, 60b, and 60c are integrally provided on the outer peripheral edge portions of the first metal separator 22, the second metal separator 26, and the third metal separator 28, respectively. The resin fastening portions 60a, 60b and 60c are made of, for example, PPS (polyphenylene sulfide), POM (polyacetal), PBT (polybutylene terephthalate), PEEK (polyetheretherketone), LCP (liquid crystal polymer), polyimide or ABS resin. Composed.

樹脂締結部60a、60b及び60cは、予め、絶縁樹脂で成形した成形品を、かしめや接着等によって第1金属セパレータ22〜第3金属セパレータ28を構成する金属プレートに設けられた切り欠き部に固定してもよい。あるいは、金属プレートの切り欠き部には、絶縁樹脂を一体で射出成形してもよい。   The resin fastening portions 60a, 60b, and 60c are formed in the notch portions provided in the metal plates constituting the first metal separator 22 to the third metal separator 28 by caulking, bonding, or the like, in advance, by molding a molded product formed with an insulating resin. It may be fixed. Alternatively, an insulating resin may be integrally injection-molded in the cutout portion of the metal plate.

図3及び図4に示すように、第1金属セパレータ22に設けられる樹脂締結部60aは、面22a側に突出する連結ピン部(樹脂突起部)62を一体形成する。図3に示すように、第2金属セパレータ26及び第3金属セパレータ28に設けられる樹脂締結部60b及び60cには、連結ピン部62が一体に挿入される第1孔部(第1組み立て用孔部)64が積層方向に貫通形成される。   As shown in FIGS. 3 and 4, the resin fastening portion 60 a provided in the first metal separator 22 integrally forms a connecting pin portion (resin protruding portion) 62 protruding toward the surface 22 a side. As shown in FIG. 3, the resin fastening portions 60b and 60c provided in the second metal separator 26 and the third metal separator 28 have a first hole portion (first assembly hole) into which the connecting pin portion 62 is integrally inserted. Part) 64 is formed penetrating in the stacking direction.

樹脂締結部60a、60b及び60cには、後述するリビルトピン(樹脂連結部材)70が選択的に配置可能な、少なくとも第2孔部(第2組み立て用孔部)66a及び第3孔部(第3組み立て用孔部)66bが形成される。樹脂締結部60a、60b及び60cには、後述する樹脂ピン部材(端部用樹脂連結部材)92が挿入される第4孔部(端部組み立て用孔部)68が形成される。第2孔部66a、第3孔部66b及び第4孔部68は、積層方向において、各樹脂締結部60a、60b及び60cで同軸上に配置される。なお、第1孔部64、第2孔部66a、第3孔部66b及び第4孔部68の樹脂締結部60a、60b及び60cでの平面上の配置位置は、本実施形態に限定されるものではなく、任意に設定することができる。   In the resin fastening portions 60a, 60b and 60c, a rebuilt pin (resin connecting member) 70, which will be described later, can be selectively disposed. At least a second hole (second assembly hole) 66a and a third hole (first 3 assembling holes) 66b are formed. The resin fastening portions 60a, 60b and 60c are formed with a fourth hole portion (end portion assembly hole portion) 68 into which a resin pin member (end portion resin connecting member) 92 described later is inserted. The second hole portion 66a, the third hole portion 66b, and the fourth hole portion 68 are coaxially disposed at the resin fastening portions 60a, 60b, and 60c in the stacking direction. In addition, the arrangement position on the plane in the resin fastening parts 60a, 60b, and 60c of the 1st hole part 64, the 2nd hole part 66a, the 3rd hole part 66b, and the 4th hole part 68 is limited to this embodiment. It is not a thing and can be set arbitrarily.

図3及び図5に示すように、連結ピン部62に代えて用いられるリビルトピン70は、樹脂締結部60a〜60cと同様に、絶縁樹脂で構成される。リビルトピン70は、第1金属セパレータ22の第2孔部66a及び第3孔部66bよりも大径に設定され、前記第1金属セパレータ22の面22b側に当接する大径なフランジ部70aを有する。   As shown in FIGS. 3 and 5, the rebuilt pin 70 used in place of the connecting pin portion 62 is made of an insulating resin, similarly to the resin fastening portions 60 a to 60 c. The rebuilt pin 70 has a larger diameter than the second hole portion 66a and the third hole portion 66b of the first metal separator 22, and has a large diameter flange portion 70a that contacts the surface 22b side of the first metal separator 22. Have.

フランジ部70aから膨出する柱体部70bは、各第2孔部66a又は第3孔部66bに選択的に挿入される。柱体部70bの先端は、後述する溶着処理によって大径化された頭部70cを構成し、この頭部70cは、第3金属セパレータ28の面28b側に係止される。   The columnar portion 70b bulging from the flange portion 70a is selectively inserted into each second hole portion 66a or the third hole portion 66b. The distal end of the columnar portion 70b constitutes a head portion 70c whose diameter has been increased by a welding process described later, and this head portion 70c is locked to the surface 28b side of the third metal separator 28.

なお、リビルトピン70は、予め、頭部70cを形成しておき、この頭部70cに軸方向に複数のスリットを設けることにより径方向に拡縮自在に構成してもよい。   The rebuilt pin 70 may be configured so as to be expandable and contractable in the radial direction by forming a head portion 70c in advance and providing a plurality of slits in the axial direction in the head portion 70c.

図1に示すように、ターミナルプレート16a、16bの略中央には、積層方向外方に延在する端子部72a、72bが設けられる。端子部72a、72bは、絶縁性筒体74に挿入されて、絶縁部材18a、18bの孔部76a、76bに挿入される。端子部72a、72bは、エンドプレート20a、20bの孔部78a、78bを貫通して前記エンドプレート20a、20bの外部に突出する。   As shown in FIG. 1, terminal portions 72a and 72b extending outward in the stacking direction are provided at substantially the center of the terminal plates 16a and 16b. The terminal portions 72a and 72b are inserted into the insulating cylinder 74 and inserted into the holes 76a and 76b of the insulating members 18a and 18b. The terminal portions 72a and 72b protrude through the holes 78a and 78b of the end plates 20a and 20b to the outside of the end plates 20a and 20b.

絶縁部材18a、18bは、絶縁性材料、例えば、ポリカーボネート(PC)やフェノール樹脂等で形成されている。絶縁部材18aは、中央部に矩形状の凹部80aが設けられるとともに、この凹部80aの略中央に孔部76aが連通する。凹部80aには、ターミナルプレート16aが収容され、前記ターミナルプレート16aの端子部72aが絶縁性筒体74を介装して孔部76aに挿入される。   The insulating members 18a and 18b are made of an insulating material such as polycarbonate (PC) or phenol resin. The insulating member 18a is provided with a rectangular recess 80a at the center, and the hole 76a communicates with the approximate center of the recess 80a. The terminal plate 16a is accommodated in the recess 80a, and the terminal portion 72a of the terminal plate 16a is inserted into the hole 76a with the insulating cylinder 74 interposed therebetween.

絶縁部材18bは、絶縁部材18aよりも肉厚に構成されるとともに、積層体14側の端部が開口される凹部80bを有する。凹部80bを構成する底面略中央には、孔部76bが連通する。絶縁部材18bの外周縁部には、積層体14の第4孔部68と同軸的に段付き孔部82が形成される(図2参照)。   The insulating member 18b is configured to be thicker than the insulating member 18a, and has a recess 80b in which an end on the laminated body 14 side is opened. A hole 76b communicates with the approximate center of the bottom surface forming the recess 80b. A stepped hole 82 is formed coaxially with the fourth hole 68 of the laminated body 14 at the outer peripheral edge of the insulating member 18b (see FIG. 2).

絶縁部材18bの凹部80bには、導電性断熱部材84及びターミナルプレート16bが収容され、前記ターミナルプレート16bの端子部72bが絶縁性筒体74を介装して孔部76bに挿入される。断熱部材84は、例えば、それぞれ材質の異なる少なくとも第1断熱部材86と第2断熱部材88とを備え、前記第1断熱部材86と前記第2断熱部材88とが交互に積層される。第1断熱部材86は、例えば、波板状の金属プレートで構成される一方、第2断熱部材88は、例えば、カーボンプレートで構成される。   The recess 80b of the insulating member 18b accommodates the conductive heat insulating member 84 and the terminal plate 16b, and the terminal portion 72b of the terminal plate 16b is inserted into the hole 76b with the insulating cylinder 74 interposed therebetween. The heat insulating member 84 includes, for example, at least a first heat insulating member 86 and a second heat insulating member 88 that are different from each other, and the first heat insulating member 86 and the second heat insulating member 88 are alternately stacked. The first heat insulating member 86 is made of, for example, a corrugated metal plate, while the second heat insulating member 88 is made of, for example, a carbon plate.

なお、断熱部材84は、例えば、波板状の2種類の金属プレートを交互に、例えば、2組(あるいは、3組)積層して構成してもよい。また、断熱部材84は、空孔を保持し且つ通電性を有する部材であればよく、電気導電性を有する発泡金属、ハニカム形状金属(ハニカム部材)、又は多孔質カーボン(例えば、カーボンペーパ)のいずれかにより構成してもよい。断熱部材84は、1枚でもよく、又は、複数枚を重ねてもよい。   The heat insulating member 84 may be configured by, for example, laminating two types (or three sets) of two corrugated metal plates alternately. The heat insulating member 84 only needs to be a member that retains pores and has electrical conductivity, and is made of an electrically conductive foam metal, honeycomb-shaped metal (honeycomb member), or porous carbon (for example, carbon paper). You may comprise either. The heat insulating member 84 may be a single sheet or a plurality of sheets.

図1及び図2に示すように、絶縁部材18bの各段付き孔部82には、大径側から保持部材、例えば、樹脂ピン部材92が挿入される。樹脂ピン部材92は、頭部92aが段付き孔部82の段部壁面に当接するとともに、前記段付き孔部82の小径側を貫通して第2金属セパレータ26の第4孔部68から第3金属セパレータ28の前記第4孔部68に一体に挿入される。   As shown in FIGS. 1 and 2, a holding member, for example, a resin pin member 92 is inserted into each stepped hole 82 of the insulating member 18b from the large diameter side. The resin pin member 92 has a head portion 92 a that abuts against a step wall surface of the stepped hole portion 82, and penetrates the small diameter side of the stepped hole portion 82 from the fourth hole portion 68 of the second metal separator 26. It is inserted into the fourth hole 68 of the three metal separator 28 integrally.

樹脂ピン部材92の先端部(頭部92aとは反対の端部)は、第4孔部68から外方に突出しており、前記先端部には、熱かしめ処理が施されることによって、大径のかしめ部92bが設けられる。樹脂ピン部材92及び第4孔部68を介して樹脂保持部94が構成される。   The front end portion (the end opposite to the head portion 92a) of the resin pin member 92 protrudes outward from the fourth hole 68, and the front end portion is subjected to a heat caulking process so that a large amount is obtained. A caulking portion 92b having a diameter is provided. A resin holding portion 94 is configured through the resin pin member 92 and the fourth hole portion 68.

なお、絶縁部材18a側には、絶縁部材18b側と同様に、樹脂ピン部材92を使用してもよい。その際、絶縁部材18aに段付き孔部を形成し、前記絶縁部材18aに隣接する第2金属セパレータ26及び第1金属セパレータ22の第4孔部68に樹脂ピン部材92を一体に挿入すればよい。   Note that a resin pin member 92 may be used on the insulating member 18a side, similarly to the insulating member 18b side. At that time, if a stepped hole is formed in the insulating member 18a, and the resin pin member 92 is integrally inserted into the second metal separator 26 adjacent to the insulating member 18a and the fourth hole 68 of the first metal separator 22. Good.

このように構成される燃料電池スタック10の動作について、以下に説明する。   The operation of the fuel cell stack 10 configured as described above will be described below.

先ず、図1に示すように、酸素含有ガス等の酸化剤ガスは、エンドプレート20aの酸化剤ガス入口連通孔36aに供給される。水素含有ガス等の燃料ガスは、エンドプレート20aの燃料ガス入口連通孔38aに供給される一方、純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体は、前記エンドプレート20aの一対の冷却媒体入口連通孔40aに供給される。   First, as shown in FIG. 1, an oxidant gas such as an oxygen-containing gas is supplied to the oxidant gas inlet communication hole 36a of the end plate 20a. A fuel gas such as a hydrogen-containing gas is supplied to the fuel gas inlet communication hole 38a of the end plate 20a, while a cooling medium such as pure water, ethylene glycol, or oil is supplied to the pair of cooling medium inlet communication holes of the end plate 20a. 40a.

酸化剤ガスは、図3に示すように、酸化剤ガス入口連通孔36aから第2金属セパレータ26の第1酸化剤ガス流路46及び第3金属セパレータ28の第2酸化剤ガス流路50に導入される。酸化剤ガスは、矢印C方向に移動して第1電解質膜・電極構造体24a及び第2電解質膜・電極構造体24bの各カソード電極34に供給される。   As shown in FIG. 3, the oxidant gas flows from the oxidant gas inlet communication hole 36 a to the first oxidant gas channel 46 of the second metal separator 26 and the second oxidant gas channel 50 of the third metal separator 28. be introduced. The oxidant gas moves in the direction of arrow C and is supplied to the cathode electrodes 34 of the first electrolyte membrane / electrode structure 24a and the second electrolyte membrane / electrode structure 24b.

一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔38aから第1金属セパレータ22の第1燃料ガス流路42及び第2金属セパレータ26の第2燃料ガス流路48に導入される。燃料ガスは、第1燃料ガス流路42及び第2燃料ガス流路48に沿って矢印C方向に移動し、第1電解質膜・電極構造体24a及び第2電解質膜・電極構造体24bの各アノード電極32に供給される。   On the other hand, the fuel gas is introduced into the first fuel gas channel 42 of the first metal separator 22 and the second fuel gas channel 48 of the second metal separator 26 from the fuel gas inlet communication hole 38a. The fuel gas moves in the direction of arrow C along the first fuel gas flow path 42 and the second fuel gas flow path 48, and each of the first electrolyte membrane / electrode structure 24a and the second electrolyte membrane / electrode structure 24b. It is supplied to the anode electrode 32.

従って、第1電解質膜・電極構造体24a及び第2電解質膜・電極構造体24bでは、各カソード電極34に供給される酸化剤ガスと、各アノード電極32に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費されて発電が行われる。   Therefore, in the first electrolyte membrane / electrode structure 24a and the second electrolyte membrane / electrode structure 24b, the oxidant gas supplied to each cathode electrode 34 and the fuel gas supplied to each anode electrode 32 are electrodes. Electricity is generated by being consumed by an electrochemical reaction in the catalyst layer.

次いで、カソード電極34に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔36bに沿って矢印A方向に排出される。同様に、アノード電極32に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス出口連通孔38bに沿って矢印A方向に排出される。   Next, the oxidant gas consumed by being supplied to the cathode electrode 34 is discharged in the direction of arrow A along the oxidant gas outlet communication hole 36b. Similarly, the fuel gas consumed by being supplied to the anode electrode 32 is discharged in the direction of arrow A along the fuel gas outlet communication hole 38b.

また、冷却媒体入口連通孔40aに供給された冷却媒体は、互いに隣接する第1金属セパレータ22と第3金属セパレータ28との間の冷却媒体流路44に導入された後、先ず、矢印B方向に流通する。冷却媒体は、矢印C方向に流通して第1電解質膜・電極構造体24a及び第2電解質膜・電極構造体24bを冷却した後、矢印B方向に流通して各冷却媒体出口連通孔40bから排出される。   In addition, the cooling medium supplied to the cooling medium inlet communication hole 40a is introduced into the cooling medium flow path 44 between the first metal separator 22 and the third metal separator 28 adjacent to each other, and then first, in the direction of arrow B Circulate in The cooling medium flows in the direction of arrow C to cool the first electrolyte membrane / electrode structure 24a and the second electrolyte membrane / electrode structure 24b, and then flows in the direction of arrow B through each cooling medium outlet communication hole 40b. Discharged.

この場合、第1の実施形態では、図5に示すように、第1金属セパレータ22に設けられた樹脂締結部60aには、連結ピン部62が一体成形されている。そして、連結ピン部62は、第2金属セパレータ26及び第3金属セパレータ28の各第1孔部64に挿入された後、前記連結ピン部62の頭部62aの先端を溶着することにより、発電セル12が組み付けられている。   In this case, in the first embodiment, as shown in FIG. 5, the connecting pin portion 62 is integrally formed with the resin fastening portion 60 a provided in the first metal separator 22. The connecting pin portion 62 is inserted into the first hole 64 of each of the second metal separator 26 and the third metal separator 28 and then welded to the tip of the head portion 62a of the connecting pin portion 62 to generate power. The cell 12 is assembled.

次に、組み立て後の燃料電池スタック10が、故障等による部品交換や解析等のために分解される際には、先ず、連結ピン部62の頭部62aが除去されて各発電セル12が互いに分離される。一方、個別に構成されているリビルトピン70が用意される。   Next, when the assembled fuel cell stack 10 is disassembled for parts replacement or analysis due to a failure or the like, first, the head 62a of the connecting pin portion 62 is removed, and the power generation cells 12 are connected to each other. To be separated. On the other hand, a rebuilt pin 70 configured individually is prepared.

さらに、第1金属セパレータ22、第1電解質膜・電極構造体24a、第2金属セパレータ26、第2電解質膜・電極構造体24b及び第3金属セパレータ28が、積層される。この状態で、リビルトピン70は、例えば、各第3孔部66bに一体に挿入される。   Further, the first metal separator 22, the first electrolyte membrane / electrode structure 24a, the second metal separator 26, the second electrolyte membrane / electrode structure 24b, and the third metal separator 28 are laminated. In this state, the rebuilt pin 70 is integrally inserted into each third hole 66b, for example.

図5に示すように、リビルトピン70は、柱体部70bが各第3孔部66bに一体に挿入されるとともに、フランジ部70aが第1金属セパレータ22に当接支持される。この状態で、柱体部70bの先端には、例えば、溶着チップを介して溶着処理が施され、頭部70cが形成される。従って、発電セル12は、リビルトピン70のフランジ部70aと頭部70cとに一体的に挟持されて、再組み立てが行われる。   As shown in FIG. 5, in the rebuilt pin 70, the column body portion 70 b is integrally inserted into each third hole portion 66 b, and the flange portion 70 a is abutted and supported by the first metal separator 22. In this state, for example, a welding process is performed on the front end of the columnar body part 70b via a welding tip to form a head part 70c. Therefore, the power generation cell 12 is integrally sandwiched between the flange portion 70a and the head portion 70c of the rebuilt pin 70, and reassembly is performed.

ここで、互いに隣接する発電セル12では、一方の発電セル12を構成する第3孔部66bにリビルトピン70が挿入されるとともに、他方の発電セル12を構成する第2孔部66aにリビルトピン70が挿入されている。このため、互いに隣接する発電セル12では、各リビルトピン70同士が積層方向に沿って千鳥状に配置されている。   Here, in the power generation cells 12 adjacent to each other, the rebuilt pin 70 is inserted into the third hole 66b constituting one power generation cell 12, and the rebuilt pin is inserted into the second hole 66a constituting the other power generation cell 12. 70 is inserted. For this reason, in the power generation cells 12 adjacent to each other, the rebuilt pins 70 are arranged in a staggered manner along the stacking direction.

さらに、第1の実施形態では、図2に示すように、絶縁部材18bに凹部80bが形成されるとともに、前記凹部80bには、断熱部材84及びターミナルプレート16bが収容されている。そして、絶縁部材18bに第2金属セパレータ26が積層された状態で、各樹脂ピン部材92が絶縁部材18bの各段付き孔部82から第2金属セパレータ26及び第3金属セパレータ28の各第4孔部68に一体に挿入される。   Further, in the first embodiment, as shown in FIG. 2, a recess 80b is formed in the insulating member 18b, and a heat insulating member 84 and a terminal plate 16b are accommodated in the recess 80b. Then, in a state where the second metal separator 26 is laminated on the insulating member 18b, each resin pin member 92 is inserted into each fourth hole of the second metal separator 26 and the third metal separator 28 from each stepped hole portion 82 of the insulating member 18b. The hole 68 is integrally inserted.

次いで、樹脂ピン部材92の先端部には、熱かしめ処理が施されてかしめ部92bが設けられている。なお、樹脂ピン部材92と絶縁部材18bとを一体化する構成であればよく、熱かしめ処理の他、ねじ止め、クリップ、バンド等を採用することができる。   Next, a heat caulking process is performed on the tip of the resin pin member 92 to provide a caulking portion 92b. The resin pin member 92 and the insulating member 18b may be integrated, and screwing, clips, bands, or the like may be employed in addition to heat caulking.

このように、第1の実施形態では、樹脂締結部60a、60b及び60cを介して発電セル12が一体化されるとともに、前記発電セル12の再組み立て作業が迅速に遂行可能になる。しかも、絶縁部材18bに隣接する端部発電セルである第2金属セパレータ26及び第3金属セパレータ28は、樹脂保持部94を介して前記絶縁部材18bに一体に保持されている。   As described above, in the first embodiment, the power generation cell 12 is integrated through the resin fastening portions 60a, 60b, and 60c, and the reassembly operation of the power generation cell 12 can be quickly performed. In addition, the second metal separator 26 and the third metal separator 28 that are end power generation cells adjacent to the insulating member 18 b are integrally held by the insulating member 18 b via the resin holding portion 94.

このため、部品の取り扱いが簡素化するとともに、組み立て作業性を良好に向上させることが可能になる。さらに、樹脂保持部94を構成する第4孔部68は、全てのセパレータである第1金属セパレータ22、第2金属セパレータ26及び第3金属セパレータ28に設けられている。従って、セパレータ構造の共通化を図ることができ、コストを良好に抑制することが可能になるという効果が得られる。   For this reason, it becomes possible to simplify the handling of parts and to improve the assembly workability satisfactorily. Furthermore, the 4th hole 68 which comprises the resin holding | maintenance part 94 is provided in the 1st metal separator 22, the 2nd metal separator 26, and the 3rd metal separator 28 which are all the separators. Accordingly, the separator structure can be shared, and the cost can be favorably suppressed.

図6は、本発明の第2の実施形態に係る燃料電池スタック100を示す。なお、第1の実施形態に係る燃料電池スタック10と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。   FIG. 6 shows a fuel cell stack 100 according to the second embodiment of the present invention. The same components as those of the fuel cell stack 10 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

燃料電池スタック100は、複数の発電セル102が水平方向(矢印A方向)に積層された積層体104を備える。積層体104の積層方向(矢印A方向)一端には、ターミナルプレート106a、絶縁部材108a及びエンドプレート110aが外方に向かって、順次、配設される。積層体104の積層方向他端には、ターミナルプレート106b、絶縁部材108b及びエンドプレート110bが外方に向かって、順次、配設される。   The fuel cell stack 100 includes a stacked body 104 in which a plurality of power generation cells 102 are stacked in the horizontal direction (arrow A direction). A terminal plate 106a, an insulating member 108a, and an end plate 110a are sequentially arranged at one end in the stacking direction (arrow A direction) of the stacked body 104 toward the outside. At the other end in the stacking direction of the stacked body 104, a terminal plate 106b, an insulating member 108b, and an end plate 110b are sequentially disposed outward.

発電セル12は、図7及び図8に示すように、電解質膜・電極構造体112と、前記電解質膜・電極構造体112を挟持する第1金属セパレータ114及び第2金属セパレータ116とを備える。電解質膜・電極構造体112は、固体高分子電解質膜30aと、前記固体高分子電解質膜30aを挟持するアノード電極32a及びカソード電極34aとを備える。固体高分子電解質膜30aは、アノード電極32a及びカソード電極34aよりも大きな平面寸法を有している。   As shown in FIGS. 7 and 8, the power generation cell 12 includes an electrolyte membrane / electrode structure 112, and a first metal separator 114 and a second metal separator 116 that sandwich the electrolyte membrane / electrode structure 112. The electrolyte membrane / electrode structure 112 includes a solid polymer electrolyte membrane 30a, and an anode electrode 32a and a cathode electrode 34a that sandwich the solid polymer electrolyte membrane 30a. The solid polymer electrolyte membrane 30a has a larger planar dimension than the anode electrode 32a and the cathode electrode 34a.

発電セル102の矢印B方向の一端縁部には、矢印A方向に互いに連通して、酸化剤ガス入口連通孔36a、冷却媒体入口連通孔40a及び燃料ガス出口連通孔38bが、矢印C方向(鉛直方向)に配列して設けられる。発電セル102の矢印B方向の他端縁部には、矢印A方向に互いに連通して、燃料ガス入口連通孔38a、冷却媒体出口連通孔40b及び酸化剤ガス出口連通孔36bが、矢印C方向に配列して設けられる。   An oxidant gas inlet communication hole 36a, a coolant inlet communication hole 40a, and a fuel gas outlet communication hole 38b communicate with each other in the arrow A direction at one end edge of the power generation cell 102 in the arrow B direction. Are arranged in the vertical direction). A fuel gas inlet communication hole 38a, a coolant outlet communication hole 40b, and an oxidant gas outlet communication hole 36b communicate with each other in the arrow A direction at the other edge of the power generation cell 102 in the arrow B direction. Are provided in an array.

第1金属セパレータ114の電解質膜・電極構造体112に向かう面114aには、例えば、矢印B方向に延在する燃料ガス流路42aが形成される。第2金属セパレータ116の電解質膜・電極構造体112に向かう面116aには、例えば、矢印B方向に延在する酸化剤ガス流路46aが設けられる。   On the surface 114a of the first metal separator 114 facing the electrolyte membrane / electrode structure 112, for example, a fuel gas channel 42a extending in the arrow B direction is formed. On the surface 116a of the second metal separator 116 facing the electrolyte membrane / electrode structure 112, for example, an oxidant gas channel 46a extending in the direction of arrow B is provided.

互いに隣接する第1金属セパレータ114の面114bと第2金属セパレータ116の面116bとの間には、冷却媒体流路44が形成される。冷却媒体流路44は、燃料ガス流路42aの裏面形状と酸化剤ガス流路46aの裏面形状とが重なり合って形成される。   A cooling medium flow path 44 is formed between the surface 114 b of the first metal separator 114 and the surface 116 b of the second metal separator 116 that are adjacent to each other. The cooling medium flow path 44 is formed by overlapping the back surface shape of the fuel gas flow path 42a and the back surface shape of the oxidant gas flow path 46a.

図8に示すように、第1金属セパレータ114及び第2金属セパレータ116の外周縁部には、樹脂締結部118a、118bがそれぞれ複数(本実施形態では、四隅に4カ所)設けられる。樹脂締結部118aには、第4孔部68、第1孔部64、第2孔部66a及び第3孔部66bが上下に配列して設けられる。樹脂締結部118bには、第4孔部68、連結ピン部62、第2孔部66a及び第3孔部66bが上下に配列して設けられる。第2孔部66a、第3孔部66b及び第4孔部68は、積層方向において、各樹脂締結部118a、118bで同軸上に配置される。   As shown in FIG. 8, a plurality of resin fastening portions 118 a and 118 b are provided on the outer peripheral edge portions of the first metal separator 114 and the second metal separator 116 (in this embodiment, four locations at four corners). The resin fastening portion 118a is provided with a fourth hole 68, a first hole 64, a second hole 66a, and a third hole 66b arranged vertically. The resin fastening portion 118b is provided with a fourth hole portion 68, a connecting pin portion 62, a second hole portion 66a, and a third hole portion 66b arranged vertically. The second hole portion 66a, the third hole portion 66b, and the fourth hole portion 68 are coaxially disposed at the resin fastening portions 118a and 118b in the stacking direction.

図7に示すように、絶縁部材108bの凹部80bには、導電性断熱部材120及びターミナルプレート106bが収容される。断熱部材120は、電気導電性を有する波板状の金属プレート122と、電気導電性を有する波板状の金属プレート124とを交互に、例えば、2組積層して構成される。   As shown in FIG. 7, the conductive heat insulating member 120 and the terminal plate 106b are accommodated in the recess 80b of the insulating member 108b. The heat insulating member 120 is configured by alternately laminating, for example, two sets of corrugated metal plates 122 having electrical conductivity and corrugated metal plates 124 having electrical conductivity.

絶縁部材108bの凹部80bには、断熱部材120及びターミナルプレート106bが収容され、前記絶縁部材108bに端部発電セル102endが積層される。この状態で、各樹脂ピン部材92が絶縁部材108bの各段付き孔部82及び端部発電セル102endの各第4孔部68に一体に挿入されている。そして、樹脂ピン部材92の先端部には、熱かしめ処理が施されてかしめ部92bが設けられ、絶縁部材108bに端部発電セル102endが一体化される。 The heat insulating member 120 and the terminal plate 106b are accommodated in the recess 80b of the insulating member 108b, and the end power generation cell 102 end is stacked on the insulating member 108b. In this state, each resin pin member 92 is integrally inserted into each stepped hole 82 of the insulating member 108b and each fourth hole 68 of the end power generation cell 102 end . And the crimping part 92b is provided in the front-end | tip part of the resin pin member 92, and the edge power generation cell 102end is integrated with the insulating member 108b.

このように構成される第2の実施形態では、樹脂締結部118a及び118bを介して発電セル102が一体化されるとともに、前記発電セル102の再組み立て作業が迅速に遂行可能になる。しかも、絶縁部材108bに隣接する端部発電セル102endは、樹脂保持部94を介して前記絶縁部材108bに一体に保持されている。 In the second embodiment configured as described above, the power generation cell 102 is integrated via the resin fastening portions 118a and 118b, and the reassembly operation of the power generation cell 102 can be quickly performed. In addition, the end power generation cell 102 end adjacent to the insulating member 108 b is integrally held by the insulating member 108 b via the resin holding portion 94.

このため、部品の取り扱いが簡素化するとともに、組み立て作業性を良好に向上させることが可能になり、しかもコストを良好に抑制することができる等、上記の第1の実施形態と同様の効果が得られる。   For this reason, it is possible to simplify the handling of the components, improve the assembly workability satisfactorily, and reduce the cost, and the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained. can get.

10、100…燃料電池スタック 12、12end、102…発電セル
14、104…積層体
16a、16b、106a、106b…ターミナルプレート
18a、18b、108a、108b…絶縁部材
20a、20b、110a、110b…エンドプレート
22、26、28、114、116…金属セパレータ
24a、24b、112…電解質膜・電極構造体
30、30a…固体高分子電解質膜 32、32a…アノード電極
34、34a…カソード電極 42、48…燃料ガス流路
44…冷却媒体流路 46、50…酸化剤ガス流路
52、54、56…第1シール部材
60a、60b、60c、118a、118b…樹脂締結部
62…連結ピン部 64、66a、66b、68…孔部
70…リビルトピン 84、120…断熱部材
92…樹脂ピン部材 94…樹脂保持部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 100 ... Fuel cell stack 12, 12 end , 102 ... Power generation cell 14, 104 ... Laminated body 16a, 16b, 106a, 106b ... Terminal plate 18a, 18b, 108a, 108b ... Insulating member 20a, 20b, 110a, 110b ... End plates 22, 26, 28, 114, 116 ... metal separators 24a, 24b, 112 ... electrolyte membrane / electrode structures 30, 30a ... solid polymer electrolyte membranes 32, 32a ... anode electrodes 34, 34a ... cathode electrodes 42, 48 ... fuel gas passage 44 ... cooling medium passage 46, 50 ... oxidant gas passages 52, 54, 56 ... first seal members 60a, 60b, 60c, 118a, 118b ... resin fastening portion 62 ... coupling pin portion 64, 66a, 66b, 68 ... hole 70 ... rebuilt pin 84, 120 ... heat insulation member 92 ... resin pin Wood 94 ... resin holding portion

Claims (1)

電解質の両側に電極が配設される電解質・電極構造体を、セパレータ間に挟持する発電セルを備え、複数の前記発電セルが積層される積層体の積層方向両側には、ターミナルプレート、絶縁部材及びエンドプレートが外方に向って配設される燃料電池スタックであって、
前記セパレータの外周縁部には、前記発電セル内で積層方向に配置された複数の前記セパレータ間を締結する樹脂締結部と、
少なくとも積層方向一端部に配置される端部発電セルを構成する前記セパレータを一方の前記絶縁部材に保持する樹脂保持部と、
が構成されるとともに、
前記樹脂締結部は、前記発電セルの一方の端部に配置される前記セパレータに一体に設けられる樹脂突起部と、
前記樹脂突起部が設けられた前記セパレータ以外の他の前記セパレータに形成され、該樹脂突起部が一体に挿入される第1組み立て用孔部と、
全ての前記セパレータに形成され、前記樹脂突起部に代えて別部材である樹脂連結部材が選択的に挿入される第2組み立て用孔部及び第3組み立て用孔部と、
を有する一方、
前記樹脂保持部は、全ての前記セパレータに形成され、別部材である端部用樹脂連結部材が前記絶縁部材から前記端部発電セルの前記セパレータに一体に挿入される端部組み立て用孔部を有することを特徴とする燃料電池スタック。
A power generation cell that sandwiches an electrolyte / electrode structure having electrodes disposed on both sides of the electrolyte between separators, and a terminal plate and an insulating member are disposed on both sides in the stacking direction of the stacked body in which the plurality of power generation cells are stacked. And a fuel cell stack in which the end plate is disposed outwardly,
On the outer peripheral edge of the separator, a resin fastening portion that fastens between the separators arranged in the stacking direction in the power generation cell;
A resin holding part for holding the separator constituting the end power generation cell disposed at least at one end in the stacking direction on one of the insulating members;
Is configured,
The resin fastening portion includes a resin protrusion provided integrally with the separator disposed at one end of the power generation cell;
A first assembly hole formed in the separator other than the separator provided with the resin projection, and the resin projection is inserted integrally;
A second assembly hole portion and a third assembly hole portion, which are formed in all the separators, and in which a resin connecting member as a separate member is selectively inserted instead of the resin projection portion;
While having
The resin holding portion is formed in all of the separators, and an end assembly hole in which an end resin connecting member, which is a separate member, is integrally inserted from the insulating member into the separator of the end power generation cell. A fuel cell stack comprising:
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